Production de paires positrons-électrons
En général, la production de paires est un phénomène de la nature où l’ énergie est directement convertie en matière . Le phénomène de production de paires peut être vu de deux manières différentes. Une façon est comme une particule et une antiparticule et l’autre est comme une particule et un trou . La première voie peut être représentée par la formation d’ électrons et de positons , à partir d’un paquet d’énergie électromagnétique ( photon haute énergie – rayon gamma ) voyageant à travers la matière. C’est l’une des façons possibles dont les rayons gamma interagissent avec la matière. Aux hautes énergies, cette interaction domine . Pour que la production de paires électron-positon se produise, l’énergie électromagnétique du photon doit être supérieure àune énergie de seuil , équivalente à la masse au repos de deux électrons. L’énergie de seuil (la masse au repos totale des particules produites) pour la production de paires électron-positon est égale à 1,02 MeV (2 x 0,511 MeV) car la masse au repos d’un seul électron équivaut à 0,511 MeV d’énergie. Si l’énergie du photon d’origine est supérieure à 1,02 MeV, toute énergie supérieure à 1,02 MeV est selon la loi de conservation répartie entre l’énergie cinétique de mouvement des deux particules.La présence d’ un champ électrique d’un atome lourd tel que le plomb ou l’uranium est essentielle pour satisfaire conservation de l’élan et de l’énergie . Afin de satisfaire à la fois la conservation de la quantité de mouvement et de l’énergie, le noyau atomique doit recevoir une certaine quantité de mouvement. Par conséquent, unla production de paires de photons dans l’espace libre ne peut pas se produire. De plus, le positron est l’antiparticule de l’électron, donc quand un positron s’arrête, il interagit avec un autre électron, entraînant l’annihilation des deux particules et la conversion complète de leur restitution de la masse à l’énergie pure (selon la formule E = mc 2 ) sous la forme de deux rayons gamma (photons) de 0,511 MeV dirigés de façon opposée. Le phénomène de production de paires est donc lié à la création et à la destruction de matière en une seule réaction.
Production de paires positrons-électrons – Coupe transversale
La probabilité de production de paires, caractérisée par la section efficace, est une fonction très compliquée basée sur la mécanique quantique . En général, la section efficace augmente approximativement avec le carré du nombre atomique (σ p ~ Z 2 ) et augmente avec l’énergie photonique, mais cette dépendance est beaucoup plus complexe.
Coupe transversale de la production de paires dans le domaine nucléaire et le champ électronique.
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